叶丝干燥工序来料含水率与烟丝质量的关系

摘要： “叶丝干燥”是对卷烟后续加工和产品内外在质量起着决定性影响的工序，为稳定控制并提高叶丝干燥工序叶丝的质量指标，确保成品感官质量；对该工序进行专项工艺测试研究，通过调整叶丝干燥工序来料的含水率，找出其与叶丝干燥后含水率、烟丝结构、感官质量、填充值、CPK等指标之间的关系，就可以实现“参数稳定控制、质量指标提高、过程能力增强”的工艺质量目标。

关键词： 叶丝干燥；来料含水率；干燥后含水率；烟丝结构；感官质量；填充值；过程能力

中图分类号：TS425.5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1110184－02

随着制丝工艺技术的进步以及企业对卷烟精细化生产的要求，叶丝干燥工序控制能力的高低直接影响到卷烟内在质量的稳定性，其对叶丝干燥后叶丝的填充值、烟丝结构和感官质量、过程能能力指数CPK有着重要的影响；因此，稳定控制叶丝干燥工序各项工艺参数，降低卷烟批次间的加工差异和波动，对提高工序控制水平具有重要的意义。

甘肃烟草工业有限责任公司地处气候干燥的西北区域，进入秋冬季节后，因受到外界气温低，相对湿度偏小等环境条件的影响，烟叶来料含水率普遍偏低；同时，由于外界环境的巨大差异和变化，对生产现场温湿度控制和制丝在线物料含水率控制的稳定性带来较大的影响。来料含水率的波动会影响到烟丝在叶丝干燥设备内的加热效果也不尽相同，最终影响到烟丝的物理指标及感官质量。经测试验证，叶片经预混柜存放和贮叶后含水率会有一定程度损失，其中预混柜存放后，叶片含水率损失最高为0.91%，贮叶后叶片含水率损失最高为0.74%，最终导致HT入口叶丝含水率较低，影响叶丝干燥工序的加工控制能力。为此，我们将叶丝干燥工序来料含水率对叶丝干燥后烟丝质量的影响进行了相关的测试实验和分析。

1 材料和方法

试验在甘肃烟草工业有限责任公司本部生产线进行，试验卷烟为公司二类卷烟A牌号。

在叶丝增温增湿（HT）的流量、烘丝机热风风门开度、筒壁温度、排潮风门开度等参数保持正常的状态下，确定重点研究HT来料含水率对叶丝干燥工序后烟丝含水率、烟丝填充值、烟丝碎丝率、感官质量以及过程能力指数CPK的影响。其中，对HT入口叶丝含水率分别在原标准的基础上上调和下调了0.5%、0.7%、1.0%和1.2%，设置8个实验处理方案，见表1。

表1叶丝干燥工序来料叶丝含水率调整测试表

在上述含水率条件下，从叶丝干燥工序出口处取样，分别检测叶丝干燥工序出后烟丝含水率、烟丝结构、烟丝填充值及感官质量评吸，并统计过程能力指数CPK。

2 试验结果与分析

根据实际工艺状况，叶丝干燥后烟丝含水率要求控制在12.0±0.5%，填充值≥4.2cm3/g，碎丝率应小于3.0%，感官质量得分为设计值±4分。下表是实验所得各项数据：

表2来料叶含水率波动对叶丝干燥后烟丝各质量指标的影响

2.1 来料含水率波动对叶丝干燥后烟丝含水率的影响及关系

图1来料叶丝含水率波动对叶丝干燥后烟丝含水率的关系

适宜的来料叶丝含水率是烟丝在叶丝干燥工序稳定加工的主要指标，与卷制质量密不可分。由图一可以看到，叶丝干燥后烟丝含水率随着来料烟丝含水率的升高而不断升高，两者成正比关系。毋庸置疑，来料含水率波动对叶丝干燥后烟丝含水率有很大影响，来料含水率的波动范围，直接关系到叶丝干燥后烟丝含水率偏差的范围。图示可知：为使叶丝干燥后烟丝含水率控制在12%±0.5%的最佳加工性能状态，来料烟丝含水率应该对应控制在19.7%左右。

2.2 来料叶丝含水率波动与填充值的关系

单位质量的叶丝在一定外力作用下所占有的体积称为填充值。所以填充值要求叶丝有一定的弹性，且应具有一定的物理卷曲度，而弹韧性与叶丝含水率有着密切的关系。从图4可直观看出：不同阶段的含水率波动对填充值有着不同的影响。叶丝干燥前含水率较低时，叶丝干燥后烟丝过干，易造碎，故填充值偏低；随着来料含水率的升高，叶丝干燥后烟丝渐达最佳加工性能，烟丝卷曲且有弹韧性，反映在填充值上也呈走高之势；但来料含水率低于18.5%时，叶丝干燥后烟丝含水率偏干，导致烟丝脆性增大，弹韧性下降，填充值也随之下降。数据显示，叶丝干燥来料烟丝含水率大于20%时，烟丝填充值呈下降趋势，因此，当来料含水率在19.7%时，叶丝干燥后烟丝填充值要比叶丝干燥前烟丝含水率在17.8%时高出近12%，能产生较大的经济效益。所以应严格控制来料含水率波动，以求叶丝干燥后烟丝填充值达到最大值。

图2来料叶丝含水率波动于填充值的关系

2.3 来料叶丝含水率波动与碎丝率的关系

过多的碎烟丝会导致烟支吸阻增大，不利抽吸，且烟支偏重，生产成本增加。因此，控制碎丝率显得至关重要。碎丝率随着叶丝干燥前含水率升高而下降。在叶丝干燥前含水率小于18.5%时，叶丝干燥后烟丝含水率偏低，烟丝显脆缺乏弹性，不易受挤压易造碎，碎丝率比较高，而大于18.5%时，叶丝干燥后烟丝显现弹韧性，具备承受一定的压力，耐加工性能提高，不易造碎，碎丝率下降，且弹韧性愈发得到加强，在接近最大时反映在碎丝率下降，但下降趋于平稳。

2.4 来料含水率波动与感官质量的关系

图3来料叶丝含水率波动与填充值的关系

由上图不难看出，感官质量与来料含水率有很大的关系。一方面叶丝干燥前含水率明显的波动导致叶丝干燥后烟丝含水率偏离最佳范围，含水率偏低抽吸时刺激增大，偏高时燃烧不全，烟香未有充分显露，均对感官质量得分有影响，另一方面，叶丝干燥前含水率过高或过低，叶丝干燥时烟丝内部化学成分转化如烟香的改善、杂气去除等，均受到不利影响，直接影响感官质量。合理控制来料含水率在19.0%-19.7%内，对提高烟丝感官质量有重要作用。

2.5 来料含水率波动对过程能力指数CPK的影响

由图4可以看出，当叶丝干燥工序来料含水率在17.8%-18.3%区间时，过程能力指数0.67≤CPK＜1.00，过程能力级别为Ⅳ级，过程能力不足；当叶丝干燥工序来料含水率在18.5%-19%区间时，过程能力指数1.00≤CPK＜1.33，过程能力级别为Ⅲ级，过程能力充足，但技术管理能力较勉强；当叶丝干燥工序来料含水率在19.5%-19.7%区间时，过程能力指数1.33≤CPK＜1.67，过程能力级别为Ⅱ级，过程能力充分，表示技术管理能力已很好，应继续维持；当叶丝干燥工序来料含水率继续增大时，过程能力指数CPK呈逐渐下降趋势，过程能力渐呈现不足。因此，将叶丝干燥工序来料含水率合理控制在19.5%-19.7%区间内时，对提高过程能力指数有显著作用。

图4来料叶丝含水率波动与CPK的关系

3 小结

来料含水率波动对叶丝干燥后烟丝各项质量指标均有明显的影响。在试验范围内，随着来料烟丝含水率的升高，叶丝干燥后烟丝含水率也成正比升高，碎丝率呈下降趋势，但最后趋于平稳，而填充值却出现一个最大峰值，感官质量也受到明显的影响。

叶丝干燥后烟丝含水率与加工卷制性能紧密相关，填充值、碎丝率直接影响生产成本，感官质量为消费者直接所评价，CPK体现过程控制能力及质量控制稳定性，各项指标均很重要。考虑到各项指标对经济效益的直接贡献、与来料含水率波动的关联度及工艺允许的波动范围，我们认为，来料含水率波动对填充值、感官质量及CPK指数的影响应作为主要权重加以严格控制。数据表明，合理地控制来料含水率波动，填充值可以提高10%以上，感官质量更趋于稳定，过程能力指数CPK控制在最佳范围，批次间质量差异最小。因此，在其它指标满足工艺要求的前提下，来料含水率波动导致填充值、感官质量和CPK的变化应当作为我们确定来料含水率波动范围的主要依据。

综合以上各项分析，将来料含水率控制在19.7±0.5%内，能使叶丝干燥后烟丝质量达到最佳，且经济效益最大。

参考文献：

[1]国家烟草专卖局编，《卷烟工艺规范》，中央文献出版社出版，2003年3月，第一版.

[2]国家烟草专卖局编，《卷烟工艺测试大纲》，四川大学出版社出版，2004年，第一版.